चिकनी बाहरी सतह वाला पीएफए ​​हीटर उच्च शुद्धता वाले अमोनिया वाष्प में क्रैकिंग का प्रतिरोध बनावट वाले हीटर से बेहतर क्यों कर सकता है?

पीएफए ​​50-100 डिग्री पर अमोनिया वाष्प (एनएच3) की शुद्धता के प्रति मध्यम से बहुत प्रतिकूल है, जो तन्य तनाव के तहत पॉलिमर के पर्यावरणीय तनाव क्रैकिंग (ईएससी) को प्रेरित करता है। चिकनी बाहरी सतह (Ra < 0.2 µm) समान तनाव और अमोनिया एक्सपोज़र पर बनावट वाली सतह (Ra > 0.8 µm) की तुलना में 3-5× अधिक दरार प्रतिरोधी है। प्रक्रिया तनाव एकाग्रता है: बनावट वाली सतहों में सूक्ष्म चोटियाँ और घाटियाँ होती हैं जो तनाव बढ़ाने वाली होती हैं। लागू भार (थर्मल विस्तार, दबाव, अवशिष्ट तनाव) के साथ घाटी की तलहटी 2-5x के Kt मान के साथ तनाव सांद्रक होगी। इन उच्च-तनाव वाले स्थानों में, अमोनिया वाष्प अधिमानतः सोख लेता है, जिससे दरारें शुरू करने के लिए आवश्यक सिस्टम की सतह ऊर्जा कम हो जाती है। एक चिकनी सतह पर कोई तनाव सांद्रक नहीं होता है; लागू तनाव एक समान है और ईएससी के लिए महत्वपूर्ण तनाव से कम है। अमोनिया वाष्प सेवा के लिए एक चिकनी पीएफए ​​सतह, पॉलिश या बाहर निकाली गई प्रदान करें।

अमोनिया प्रेरित पर्यावरणीय तनाव क्रैकिंग
अमोनिया पीएफए ​​के साथ रासायनिक रूप से प्रतिक्रिया नहीं करता है (120 डिग्री से कम तापमान पर कोई श्रृंखला विखंडन या ऑक्सीकरण नहीं होता है)। यह वास्तव में एक तनाव दूर करने वाला एजेंट है। अमोनिया के अणु छोटे (0.26 एनएम गतिज व्यास) और बहुत ध्रुवीय होते हैं। वे पीएफए ​​के अनाकार क्षेत्रों में फैल जाते हैं और श्रृंखलाओं के बीच वैन डेर वाल्स इंटरैक्शन को तोड़ देते हैं। अमोनिया -प्लास्टिकीकृत क्षेत्र तन्य तनाव (कम से कम 2-3 एमपीए) के तहत स्थानीय रूप से उत्पन्न होता है और एक उन्माद बनाता है। सनक दरार बन जाती है. सतह की विशेषताओं पर तनाव सांद्रता अमोनिया में ईएससी के लिए महत्वपूर्ण तनाव को चिकनी पीएफए ​​के लिए 3-5 एमपीए से घटाकर बनावट वाले पीएफए ​​के लिए केवल 1-2 एमपीए कर देती है। 4 एमपीए (एक्सट्रूज़न कूलिंग से) के अवशिष्ट तनाव वाला हीटर चिकना होने पर अमोनिया में जीवित रह सकता है, लेकिन बनावट होने पर हफ्तों में टूट सकता है।

सतह का खुरदरापन निशान बनाता है। गहराई d और जड़ त्रिज्या r के V-आकार के खांचे के लिए, तनाव एकाग्रता कारक Kt ≈ 1+2√ dr। एक विशिष्ट बनावट वाली सतह के लिए (Ra=0.8 µm, r ≈ 0.5 µm, d ≈ 2 µm) हमें Kt ≈ 1 + 2√(2/0.5)=1 + 2√4=1 + 4=5. मिलता है, 4 MPa का नाममात्र तनाव ग्रूव रूट पर 20 MPa तक बढ़ जाता है, जो कि PFA की उपज शक्ति से कहीं अधिक है। दरारें कुछ ही घंटों में शुरू हो जाती हैं।

क्रैकिंग प्रतिरोध बनाम सतह खुरदरापन NH3 वाष्प (80 डिग्री, 1 बार)
सतह की स्थिति Ra (µm) Kt (अधिकतम) 4 MPa तनाव प्रथम क्रैक (घंटे) गंभीर तनाव ESC (MPa) विफलता प्रकार
Polished (mirror finish) 0.05–0.1 1.1–1.2 >10,000 (कोई दरार नहीं) 5-6 कोई नहीं (परीक्षण सीमा के भीतर)
एक्सट्रूडेड (चिकनी) 0.2 से 0.3 1.3 से 1.5 5,000 से 8,000 4 से 5क्रेजिंग, ठीक
जैसे कि बाहर निकली हुई (सामान्य) 0.4-0.6 1.8-2.2 1,500-3,000 3-4 एकाधिक महीन दरारें
सैंडब्लास्टेड (बारीक) 0.8–1.2 3–5 200–500 1.5–2.5 एकल प्रभावी दरार
सैंडब्लास्टेड (खुरदरा) 1.5–2.5 5–8 50–150 1.0–1.5 तेजी से टूटना
मशीनीकृत (उपकरण चिह्न) 0.5-1.5 (दिशात्मक) 4-10 20-100 0.5-1.0 उपकरण चिह्नों के साथ दरारें
रासायनिक रूप से नक़्क़ाशीदार 0.6–1.0 2–4 300–800 2–3 मध्यम क्रैकिंग
चिकनी सतहें: वे अमोनिया सेवा के लिए क्यों महत्वपूर्ण हैं
तनाव सांद्रता के अलावा, सपाट सतहों में अमोनिया सोखने की जगहें कम होती हैं। अमोनिया के अणु अधिमानतः छोटी दरारों (केशिका संघनन) में संघनित होते हैं। संघनित अमोनिया में उच्च सांद्रता और लंबी संपर्क अवधि होती है, जो प्लास्टिककरण को तेज करती है। चिकनी, दरार मुक्त सतह अमोनिया के अवशोषण को कम कर देती है और इसलिए बहुलक सतह यथोचित सूखी रहती है।

चिकनी सतहें पहले बनी किसी भी दरार का पता लगाना भी संभव बनाती हैं। खुरदरी सतह पर छोटी-छोटी दरारें खुरदरेपन में दबी होती हैं; जब वे स्पष्ट होते हैं तो वे गहरे होते हैं। 0.1 मिमी जितनी छोटी दरार को चिकनी सतह पर अच्छी रोशनी में देखा जा सकता है ताकि विफलता से पहले इसे बदला जा सके।

अमोनिया सेवा सतह की तैयारी
अमोनिया वाष्प सेवा के लिए पीएफए ​​हीटर के लिए निर्दिष्ट करें:

सतह खत्म: रा 0.3 µm आईएसओ 4287 के अनुसार प्रोफाइलोमीटर द्वारा निर्धारित किया गया है।

एक्सट्रूज़न के बाद कोई सैंडिंग या बीडिंग नहीं।

सत्यापन: प्रत्येक उत्पादन लॉट के लिए सतह खुरदरापन प्रमाण के लिए पूछें।

पॉलिश करने से 0.05-0.1 मिमी पीएफए ​​निकल जाता है, जिससे दीवार की मोटाई कम हो जाती है। पॉलिश करने से 1.5 मिमी की दीवार के लिए म्यान बहुत पतला हो सकता है। सबसे पहले चिकनी को परिभाषित करना बेहतर है।

फ़ील्ड उदाहरण